专利名称：贴片机虚拟样机及其实现方法
技术领域：
本发明涉及一种贴片机虚拟样机及其实现方法。
技术背景
表面组装技术SMT被誉为电子工业第四次革命，SMT生产线主要设备包括贴片 机、丝印机、点胶机、回流焊炉、波峰焊炉和AOI测试机等，其中贴片机是最重要的设备之 一。长期以来，国外贴片机一统国内SMT市场与技术，在国内市场上占主导地位的主要国外 贝占片机制造商有Siemens、Panasonic、Universal、Fuji、Yamaha、Juki、Samsung 等。
贴片机在贴片生产之前，制造工程师必须对贴片机编程并反复试生产，以确保操 作规程的可行性和正确性，反复修改直到最后定型，再投入实际的批量生产。这样就使得生 产准备时间很长，投入资金很大。随着市场竞争的加剧，产品交货周期必须缩短，生产成本 必须控制。目前，国内外均是开发贴片机离线编程系统，只能缩短设备CAM编程时间，还需 反复试生产。因此如果可以提供一套电子整机SMT生产线虚拟制造系统及其实现方法，按 照所设计的SMT关键设备的摸拟程序，能3D动画模拟SMT关键设备工作过程，在贴片机编 程设计和制造之间建立联系，可以提高贴片机的生产效率。另外，大部分高校和专职院校急 需增加SMT教学实验设备，如果可以提供一种贴片机虚拟样机，便于学生教学和企业员工 职业培训。发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种贴片机虚拟样机系统及其实现方法。该系 统读入EDA设计文件，从中自动提取PCB板设计的信息，进行模拟编程，自动生成贴装顺序 程序文件，并将数据存入贴装数据库中；按照所设计的贴装顺序程序，能自动3D可视化模 拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档， 并生成优化贴装程序。该系统在最短时间内为贴片机优化程序设计的数据修改提供直观依 据，以达到开发周期和成本的最优化、生产效率的最高化之目的。
本发明所采用的技术方案为一种贴片机虚拟样机系统，该系统包含4个模块
1.模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编 程，采用VC++6. 0模拟真实贴片机的界面、编程过程和贴片顺序程序，自动生成贴装顺序程 序文件，并将数据存入贴装数据库中。模拟编程模块包括=Yamaha模拟编程、Seimens模拟 编程、Panasonic模拟编程、Samsung模拟编程、Juki模拟编程、Fuji模拟编程；
2.贴片机3D仿真模块采用3DMaX、UG、Pr0E等建模工具，建立虚拟贴片机的仿真 模型；在VC++6. 0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术进行贴片机静态3D仿真；采用图 形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按照所设计的贴装顺序程序，能3D可视 化模拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存 档。贴片机3D仿真模块包括贴片机静态仿真模块、贴片动画仿真模块，3D仿真贴片机机 型包括动臂型贴片机3D仿真、旋转型贴片机3D仿真、转塔型贴片机3D仿真；
3.贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，共有9个组合，再利用改进的 遗传算法对贴片机的元器件贴放顺序进行优化；
4.贴装数据库模块包括贴装基板数据库、标号Fiducial数据库、贴装元器件数 据库、贴片机设置库，主要用于贴片机备加工过程3D可视化仿真和贴片程序优化。
模拟编程模块输出端连接贴装数据库模块、贴片机3D仿真模块和贴片程序优化 模块，3D仿真模的输出端连接贴片程序优化模块，数据库模块连接所有模块。
同时，本发明还提供了一种利用贴片机虚拟样机系统实现贴片机虚拟样机的方 法，该方法包括以下步骤
1)模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程， 生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；
2)贴片机3D仿真模块能3D可视化模拟贴片机的贴片过程，根据3DMax、UG或 建模工具，建立虚拟贴片机的仿真模型；在VC++6. 0环境下采用面向对象技术和OpenGL技 术自动进行贴片机静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真， 按照所设计的贴装顺序程序，自动3D可视化模拟贴片机的贴片动画过程，在3D仿真过程中 对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档；
3)贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，再利用遗传算法对贴片机的元 器件贴放顺序进行优化。
本发明的有益效果是1)本发明模拟编程系统采用VC++6. 0模拟真实贴片机的 界面、编程过程和贴片顺序程序，并可对市场上主流贴片机机型(如Yamaha、Seimens, Panasonic, Samsung, Juki、Fuji)进行模拟编程；幻本发明贴片机3D仿真系统可以将贴 片机的贴片过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来，在3D仿真过程中对贴片 机编程的错误进行检测，实时提示和存档，以在计算机上模拟贴片机的工作过程的方式取 代传统的试机过程，节省了大量的时间和生产成本；幻本发明贴片程序优化系统还可以自 动对贴片机的元器件贴放顺序进行优化，节省了大量的时间和人力，从而达到缩短制造周 期，降低生产成本的目的。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明贴片机虚拟样机系统的结构图和实现方法的流程图2为本发明的模拟编程方法的流程图3为本发明贴片机3D仿真方法的流程图4为本发明贴片程序优化方法的流程图。
具体实施方式
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的 示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
本实施例为一种贴片机虚拟样机系统，如图1所示系统结构和实现方法的流程 图，包括
1)模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中。模拟编程模块包括Yamaha 模拟编程、Seimens模拟编程、Panasonic模拟编程、Samsung模拟编程、Juki模拟编程、Fuji 模拟编程。
2)贴片机3D仿真模块采用3DMax、UG、Pr0E等建模工具，建立虚拟贴片机的仿真 模型；在VC++6. 0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术进行贴片机静态3D仿真；采用 图形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按照所设计的贴装顺序程序，能3D可 视化模拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示 和存档。贴片机3D仿真包括贴片机静态仿真模块、贴片动画仿真模块，3D仿真贴片机机 型包括动臂型贴片机3D仿真、旋转型贴片机3D仿真、转塔型贴片机3D仿真。贴片机静态 仿真包括贴片机外部和内部静态仿真，可缩放、旋转、平移；按照所设计的贴装顺序程序，能 3D可视化模拟贴片机的贴片动画过程。
3)贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，再利用改进的遗传算法对贴 片机的元器件贴放顺序进行优化；
4)贴装数据库模块包括贴装基板数据库、标号Fiducial数据库、贴装元器件数 据库、贴片机设置库。
模拟编程模块输出端连接贴装数据库模块、贴片机3D仿真模块和贴片程序优化 模块，3D仿真模的输出端连接贴片程序优化模块，数据库模块连接所有模块。
所述系统进行贴片机虚拟样机的实现方法，该方法包括以下步骤
1)模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程， 生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；
2)贴片机3D仿真模块能3D可视化模拟贴片机的贴片过程，根据3DMax、UG、ProE 等建模工具，建立虚拟贴片机的仿真模型；在VC++6. 0环境下采用面向对象技术和OpenGL 技术进行贴片机静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按 照所设计的贴装顺序程序，3D可视化模拟贴片机的贴片动画过程，在3D仿真过程中对贴片 机编程的错误进行检测，实时提示和存档；
3)贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，再利用改进的遗传算法对贴 片机的元器件贴放顺序进行优化。
图2则是本发明的模拟编程方法的流程说明读入EDA设计文件，从中提取PCB板 设计的信息，进行模拟编程，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中。模 拟编程内容包括CAD和示教输入模块、基板模块、标号模块、PCB定位下视模块、元件拾取 模块、元件贴片模块、元件对中上视模块、贴装顺序程序生成编辑模块、拼版程序模块和运 行监控模块等。
图3则是本发明的贴片机3D仿真方法的流程说明在贴片机3D仿真系统主界面 中，点击动臂型贴片机3D仿真、旋转型贴片机3D仿真、转塔型贴片机3D仿真，进入相应仿 真界面，调相应子程序，相应显示3D仿真模型和动画。具体3D仿真方法是首先将贴片机模 型的3DS文件转换成OpenGL模型文件，进行贴片机3D静态仿真；再将贴装顺序程序文件转 换成贴装仿真链表文件，采用图形变换技术和双缓存技术进行贴装动画3D仿真；在3D仿真 过程中对贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档。
图4则是本发明的贴片程序优化系统的优化方法的流程说明首先输入所设计的贴装顺序程序文件和参考"Fixed PCB"程序，再进行吸嘴分配和送料器分配，最后利用改 进的遗传算法对贴片机的元器件贴放顺序进行优化。
以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式
，各种举例说明不对本发明的实 质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体 实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。
权利要求
1.一种贴片机虚拟样机系统，其特征在于该系统包含模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程，自动生 成贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；贴片机3D仿真模块采用3DMax、UG或建模工具，建立虚拟贴片机的仿真模型； 在VC++6. 0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术自动进行贴片机静态3D仿真；采用图 形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按照所设计的贴装顺序程序，能自动3D 可视化模拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误自动进行检测，实时 提示和存档；贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，再利用遗传算法对贴片机的元器件 贴放顺序进行优化；贴装数据库模块包括贴装基板数据库、标号Fiducial数据库、贴装元器件数据库和 贴片机设置库；所述的贴装数据库用于贴片机备加工过程3D可视化仿真和贴片程序优化。模拟编程模块输出端连接贴装数据库模块、贴片机3D仿真模块和贴片程序优化模块， 3D仿真模的输出端连接贴片程序优化模块，数据库模块连接所述的模拟编程模块、贴片机 3D仿真模块、贴片程序优化模块以及贴装数据库模块。
2.如权利要求1所述的一种贴片机虚拟样机系统，其特征在于按照所设计的贴装顺 序程序，能自动3D可视化模拟贴片机的贴片过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进 行检测，实时提示和存档，并生成优化贴装程序。
3.一种利用如权利要求1所述系统实现贴片机虚拟样机的方法，其特征在于该方法包 括以下步骤1)模拟编程模块读入EDA设计文件，从中提取PCB板设计的信息，进行模拟编程，生成 贴装顺序程序文件，并将数据存入贴装数据库中；2)贴片机3D仿真模块能3D可视化模拟贴片机的贴片过程，根据3DMax、UG或建 模工具，建立虚拟贴片机的仿真模型；在VC++6. 0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术 自动进行贴片机静态3D仿真；采用图形变换技术和双缓存技术进行贴片机组装3D仿真，按 照所设计的贴装顺序程序，自动3D可视化模拟贴片机的贴片动画过程，在3D仿真过程中对 贴片机编程的错误进行检测，实时提示和存档；3)贴片程序优化模块先对吸嘴和送料器进行设置，再利用遗传算法对贴片机的元器件 贴放顺序进行优化。
4.如权利要求3所述的实现贴片机虚拟制造的方法，其特征在于所述的模拟编程包 括Yamaha模拟编程、Seimens模拟编程、Panasonic模拟编程、Samsung模拟编程、Juki模 拟编程和Fuji模拟编程，采用VC++6. 0模拟真实贴片机的界面、编程过程和贴片顺序程序。
5.如权利要求3所述的实现贴片机虚拟制造的方法，其特征在于所述的贴装数据库 包括贴装基板数据、标号Fiducial数据和贴装元器件数据，用于贴片机备加工过程3D可 视化仿真和贴片程序优化。
6.如权利要求3所述的实现贴片机虚拟制造的方法，其特征在于所述的贴片机3D 仿真包括贴片机静态仿真模块和贴片动画仿真模块；3D仿真贴片机机型包括动臂型贴 片机3D仿真、旋转型贴片机3D仿真和转塔型贴片机3D仿真；贴片机静态仿真包括贴片机 外部和内部静态仿真，可缩放、旋转、平移；贴片动画仿真可按照所设计的贴装顺序程序，能3D可视化模拟贴片机的贴片动画过程，在3D仿真过程中对贴片机编程的错误进行检测，实 时提示和存档。
7.如权利要求3所述的实现贴片机虚拟制造的方法，其特征在于所述的贴片程序优 化方法是先对吸嘴和送料器进行设置，共有9个组合；再利用遗传算法对贴片机的元器件 贴放顺序进行优化。
全文摘要
本发明涉及一种贴片机虚拟样机系统及其实现方法，包括模拟编程模块、贴片机3D仿真模块、贴片程序优化模块和贴装数据库模块，该系统对贴片机机型进行模拟编程，读入EDA设计文件，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据输入到贴装数据库中；再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术，按贴片机类型自动进行3D机构组装3D仿真；最后设计生成最优化程序。本发明能在最短时间内为贴片机优化程序设计的数据修改提供直观依据，以达到开发周期和成本的最优化、生产效率的最高化之目的。
文档编号G09B9/00GK102044177SQ20101055271
公开日2011年5月4日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者倪伟全, 周涛, 崔晓璐, 张冬林, 戈广来, 曹宝江, 朱小红, 李新茹, 林建辉, 王帅, 詹明涛, 钱佳敏, 陈恩博, 黄昊, 龙绪明 申请人:常州奥施特信息科技有限公司